數(shù)控機床主軸電動機與傳動
數(shù)控機床主軸電動機與傳動1、主軸電動機 加工中心上常用的主軸電動機為交流調(diào)速電動機和交流伺服電動機。交流調(diào)速電動機通過改變電動機的供電頻率可以調(diào)整電動機的轉(zhuǎn)速。加工中心使用該類電動機時.大多數(shù)為專用電動機與調(diào)速裝置配套使用.電動機的電參數(shù)(工作電流、過載電流、過載時間、起動時間、保護范圍等)與調(diào)速裝置一一對應(yīng)。主軸驅(qū)動電動機的工作原理與普通交流電動機相同為便于安裝，其結(jié)構(gòu)與普通的交流電動機不完全相同.交流調(diào)速電動機制造成本較低，但不能實現(xiàn)電動機軸在圓周任意方向的準確定位。 交流伺服上軸電動機是近幾年發(fā)展起來的一種高效能的主軸驅(qū)動電動機，其工作原理與交流伺服進給電動機相同，但其工作轉(zhuǎn)速比一般的交流伺服電動機要高。交流伺服電動機可以實現(xiàn)主軸在任意方向上的定位.并且以很大轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)微小位移.用于主軸驅(qū)動的交流伺服電動機的電功率通常在十幾千瓦至幾十千瓦之間。其成本比交流調(diào)速電動機高出數(shù)倍。2、主軸傳動系統(tǒng) 低速主軸常采用齒輪變速機構(gòu)或同步帶構(gòu)成主軸的傳動系統(tǒng)，從而達到埔強主軸的驅(qū)動力知性，適應(yīng)主軸傳動系統(tǒng)性能與結(jié)構(gòu)的目的。 圖2-2為VP1050加工中心的主軸傳動結(jié)構(gòu)。主軸轉(zhuǎn)速范圍為10--4000r/min> 當滑移齒輪3處于下位時，上軸在10-1200r /min間實現(xiàn)無級變速。當數(shù)控加工程序要求較高的上軸轉(zhuǎn)速時.PLC根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令.上軸電動機自動實現(xiàn)快速降速.在主軸轉(zhuǎn)速低于10r/min時。滑移齒輪3開始向上滑移，當達到上位時.主軸電動機開始升速，使主軸轉(zhuǎn)速達到程序要求的轉(zhuǎn)速.反之亦然。 主軸變速箱由液壓系統(tǒng)控制，變速箱的滑移齒輪的位置由液壓缸驅(qū)動，通過改變?nèi)凰耐〒Q向閥的位置改變液壓缸的運動方向。三位四通換向閥具備中位鎖定機能。當變速箱滑移齒輪移動完成后，由行程開關(guān)發(fā)出變速動作完成信號，數(shù)控系統(tǒng)PLC發(fā)出控制信號.切斷相應(yīng)的電磁鐵電源.三位四通換向閥恢復(fù)為中間狀態(tài).鎖定變速齒輪位置，同時機床操作而板下以LED指示燈顯示機床主軸處于“高速”或“低速“的狀態(tài). V400教學(xué)型加工中心主軸轉(zhuǎn)速范舊為0-3000r/min。主軸電動機采用主軸交流調(diào)速電動機，傳動采用同步帶實現(xiàn).如圖2-3，同步帶根據(jù)齒形不同可分為梯形齒同步帶和圓弧齒同步帶。梯形齒同步帶由于根部有應(yīng)力集中，而且在速度較高時會產(chǎn)生較人的振動和噪聲，不適于主運動傳動;圓弧齒同步帶克服了梯形齒同步帶的缺點，均化了應(yīng)力.改善了嚙合。因此在加工中心中得到了優(yōu)先選用.主軸功率為3-10kW的加工中心多用節(jié)距為5mm和8mm的圓弧齒同步帶。型號為5m或8M。 高速主軸要求在極短時問內(nèi)實現(xiàn)升降速，在指定位置快速準停.這就要求主軸其有很高的角加減速度。通過齒輪或傳動帶這些中間環(huán)節(jié)，常常會引起較大振動和較大噪聲.而且增加了轉(zhuǎn)動慣量。為此將主軸電動機與主軸合而為一制成電主軸，實現(xiàn)無中fiil環(huán)節(jié)的直接傳動，是主軸高速單元的理想結(jié)構(gòu).H前高速主軸已商品化.如瑞士IBAG上軸制造廠生產(chǎn)的主軸單元，其轉(zhuǎn)速可達到12000-80000r/min;美國Precise公司研制的SC40/120主軸，最高主軸轉(zhuǎn)速達到120000r/min